一种高强度且折叠不发白的PP/PE合金及其制备方法与流程

本发明属于高分子复合材料技术领域，涉及一种pp/pe合金及其制备方法，具体涉及一种高冲击强度、高拉伸强度、折叠不发白、易注塑的pp/pe合金及其制备方法和应用。

背景技术：

随着现代科学技术的发展，高性能塑料复合材料的应用与发展尤为重要，办公家具、运动护具、日用产品、电子电器和医疗器械等设备部件对于合金材料是否容易注塑成型，以及对于塑料合金部件的疲劳强度、拉伸强度、冲击强度和表面外观质量等都有着越来越高的要求，同时为了应对越来越激烈的市场竞争，成本优势也至关重要。

在一些相关技术中研发的塑料合金，应用于需要承重且承受撞击的设备部件中，使用过程中容易造成外观发白等缺陷，难以满足同时具有较高的硬度、拉伸强度、冲击强度，良好的表面质量以及较低的价格的需求。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明旨在研发并得到一种具有较高的硬度、拉伸强度、冲击强度，良好的成型加工性能和表面外观，折叠不发白并且价格较低的pp/pe合金。

本发明采用的技术方案是：一种pp/pe合金，包括以下重量份数的原料：

聚丙烯(pp)具有优异的综合性能：无毒、无味，密度小；具有良好的力学性能；成型加工性能好；化学性能好，几乎不吸水，耐腐蚀性好，俗称“百折胶”，但是对折会发白，对于经常需要弯曲的部件，在弯曲部位就很容易出现发白现象。线性低密度聚乙烯(lldpe)无毒、无味，较好的注塑加工性能，对折不发白，但其强度以及硬度非常低。高密度聚乙烯(hdpe)无毒，无味，硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯，熔融粘度高，流动性差，加工困难，回弹性差。因此，pp、hdpe或lldpe都无法单独满足具较高的硬度、拉伸强度、以及冲击强度，良好的成型加工性能，良好的表面质量，对折不发白的材料要求。因此，研发一种高冲击强度、高拉伸强度、折叠不发白、易注塑、成本低的pp/pe合金材料，对于办公家具、运动护具、日用产品、电子电器和医疗器械的升级换代，逐步向专用化、高性能化发展，以及减低成本、提高竞争力至为重要。然而pp与pe(包括lldpe或hdpe)不能大量共混，否则会分层起皮。本发明利用相似相溶的技术原理，通过添加pp/pe相容剂以及分散剂或成核剂，通过挤出机各区挤出，使pp能够很好地与大量pe相溶，紧密结合在一起。本发明所得pp/pe合金具有较高的硬度、拉伸强度、冲击强度，较高的耐热性，良好的成型加工性能，良好的表面外观质量以及对折不发白的优点。

在本发明一些实施例中，所述pp/pe相容剂包括聚丙烯接枝马来酸酐(pp-g-mah)、聚乙烯接枝马来酸酐(pe-g-mah)、聚马来酸酐、二甲基马来酸酐和苯基马来酸酐中的一种或几种。利用pp/pe相容物作为pp、hdpe、lldpe的相容剂，可以很好的改善体系中各组分之间的相容性，使各组分能很好相容在一起。在一些具体实施例中，所述pp/pe相容剂包括聚丙烯接枝马来酸酐(pp-g-mah)和聚乙烯接枝马来酸酐(pe-g-mah)中的至少一种。在一些优选实施例中，所述pp/pe相容剂中pp-g-mah与pe-g-mah的质量比为1-3:1-3；更优选地，所述pp-g-mah与所述pe-g-mah的质量比为约1:1。

在本发明一些实施例中，所述分散剂包括硬脂酸、硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种或几种。在一些具体实施例中，所述分散剂包括硬脂酸锌。

在一些实施例中，所述聚丙烯(pp)选用中国石油化工股份有限公司广州分公司的k7227和/或k7726。通过添加上述pp使本发明pp/pe材料具有较好的加工流动性，产品外观也得到很好的改善。

在一些实施例中，所述高密度聚乙烯(hdpe)选用中海壳牌石油化工有限公司的5421b和/或台塑石化股份有限公司的9001。通过添加上述hdpe，使本发明pp/pe材料具有较好的硬度、拉伸强度，以及较高的冲击强度，并改善产品折叠发白的情况。

在一些实施例中，所述线性低密度聚乙烯(lldpe)选用中国石油化工股份有限公司广州分公司的m2320和/或m2720。通过添加上述lldpe，使本发明pp/pe材料具有良好的表面质量，较好的加工性能，较高的冲击强度，并改善产品容易折叠发白的情况。

在本发明一些实施例中，所述助剂包括增韧剂、成核剂、抗氧化剂、光稳定剂、抗老化剂和阻燃剂中的一种或几种。

在一些实施例中，所述增韧剂包括乙丙橡胶(epr)、三元乙丙橡胶(epdm)、苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物(sis)、苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(sbs)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(sebs)、顺丁橡胶和聚烯烃弹性体(poe)中的一种或几种。通过添加增韧剂，提高了pp、hdpe、lldpe的相容性以及本发明pp/pe合金产品的整体冲击强度及伸长率。在一些具体实施例中，所述增韧剂包括epdm、sis、sebs和poe中的一种或几种。在一些具体实施例中，所述增韧剂的重量份数为2-8份。

在一些实施例中，所述成核剂包括芳香基磷酸酯盐、取代苯甲酸盐和二苯亚甲基山梨醇(dbs)及其衍生物中的一种或几种。通过添加成核剂改变pp或pe树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，从而缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能。在一些具体实施例中，所述成核剂的重量份数为0.2-0.6份。在一些具体实施例中，所述成核剂选用呈和科技股份有限公司的山梨醇类成核剂na-98。

在一些实施例中，所述抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫醚类抗氧化剂中的一种或几种。在一些具体实施例中，所述抗氧化剂的重量份数为0.2-0.6份。在一些实施例中，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；优选为2,2,6,6-四甲基哌啶的衍生物。在一些具体实施例中，所述光稳定剂的重量份数为0.2-0.6份。本发明所选用的原材料都较为便宜，所得pp/pe合金性价比较高。

本发明还提供了一种pp/pe合金的制备方法，包括以下步骤：

将原料混合，经挤出、造粒，得到本发明pp/pe合金。

优选地，将原料加至混料器中；搅拌混合。更优选地，在600-1200rpm下进行中速搅拌。搅拌至混合均匀为宜，搅拌时间优选为2-10min；或2-5min；或2-3min。

优选地，采用双螺旋挤出机进行挤出。优选地，挤出机的加工温度为160-280℃。更优选地，挤出机机头温度为220-240℃，机身一区温度为170-180℃，机身二区温度为180-200℃，机身三区温度为190-210℃，机身四-九区温度为200-220℃。优选地，挤出机的螺杆转速为200-450rpm。优选地，挤出机的螺杆直径可选45mm、50mm、55mm、65mm或75mm。

优选地，所述造粒，包括：挤出成型后，再经过拉条、冷却，然后经过切粒机切粒。

具体地，一种pp/pe合金的制备方法，包括以下步骤：

将原料按配方料加至混料器中，在600-1200rpm下中速搅拌2-10min；再加入双螺旋挤出机中挤出，其中挤出机机头温度为220-240℃，机身一区温度为170-180℃，机身二区温度为180-200℃，机身三区温度为190-210℃，机身四-九区温度为200-220℃；挤出成型后，经过拉条、冷却，再经过切粒机切粒，得到所述pp/pe合金。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

采用本发明配方及制备工艺制得高冲击强度、高拉伸强度、折叠不发白、易注塑、价格便宜的pp/pe合金材料，既具有较高冲击强度和拉伸强度，而且折叠不发白，流动性好，同时还满足成本比较低的要求。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1示出了相关技术中塑料产品的对折测试结果；

图2示出了实施例1所得pp/pe合金的对折测试结果；

图3示出了实施例2所得pp/pe合金的对折测试结果；

图4示出了实施例3所得pp/pe合金的对折测试结果；

图5示出了实施例4所得pp/pe合金的对折测试结果。

具体实施方式

现结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1

一种pp/pe合金，由以下重量的原料制备而成：

其中，pp为中石化k7227；hdpe为中海壳牌5421b；lldpe为中石化m2320；pp/pe相容剂为pp-g-mah：pe-g-mah＝1：1；分散剂为硬脂酸锌；增韧剂为epdm；成核剂为na-98；抗氧化剂为抗氧剂1076；光稳定剂为2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯。

本实施例pp/pe合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料按配方料加至混料器中，在650rpm下中速搅拌4min；

(2)再加入双螺旋挤出机中挤出，其中挤出机机头温度为220-240℃，机身一区温度为170-180℃，机身二区温度为180-200℃，机身三区温度为190-210℃，机身四-九区温度为200-220℃；

(3)挤出成型后，经过拉条、冷却，再经过切粒机切粒，得到本实施例pp/pe合金。

实施例2

一种pp/pe合金，由以下重量的原料制备而成：

其中，pp为中石化k7227；hdpe为台塑9001；lldpe为中石化m2320；pp/pe相容剂为pp-g-mah：pe-g-mah＝1：1；分散剂为硬脂酸锌；增韧剂为sis；成核剂为na-98；抗氧化剂为抗氧剂1010；光稳定剂为2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯。

本实施例pp/pe合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料按配方料加至混料器中，在750rpm下中速搅拌3.5min；

(2)再加入双螺旋挤出机中挤出，其中挤出机机头温度为220-240℃，机身一区温度为170-180℃，机身二区温度为180-200℃，机身三区温度为190-210℃，机身四-九区温度为200-220℃；

(3)挤出成型后，经过拉条、冷却，再经过切粒机切粒，得到本实施例pp/pe合金。

实施例3

一种pp/pe合金，由以下重量的原料制备而成：

其中，pp为中石化k7726；hdpe为中海壳牌5421b；lldpe为中石化m2320；pp/pe相容剂为pp-g-mah：pe-g-mah＝1：1；分散剂为硬脂酸锌；增韧剂为sebs；成核剂为na-98；抗氧化剂为抗氧剂1076；光稳定剂为2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯。

本实施例pp/pe合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料按配方料加至混料器中，在900rpm下中速搅拌3min；

(2)再加入双螺旋挤出机中挤出，其中挤出机机头温度为220-240℃，机身一区温度为170-180℃，机身二区温度为180-200℃，机身三区温度为190-210℃，机身四-九区温度为200-220℃；

(3)挤出成型后，经过拉条、冷却，再经过切粒机切粒，得到本实施例pp/pe合金。

实施例4

一种pp/pe合金，由以下重量的原料制备而成：

其中，pp为中石化k7726；hdpe为台塑9001；lldpe为中石化m2320；pp/pe相容剂为pp-g-mah：pe-g-mah＝1：1；分散剂为硬脂酸锌；增韧剂为poe；成核剂为na-98；抗氧化剂为抗氧剂1010；光稳定剂为2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯。

本实施例pp/pe合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料按配方料加至混料器中，在1100rpm下中速搅拌2min；

(2)再加入双螺旋挤出机中挤出，其中挤出机机头温度为220-240℃，机身一区温度为170-180℃，机身二区温度为180-200℃，机身三区温度为190-210℃，机身四-九区温度为200-220℃；

(3)挤出成型后，经过拉条、冷却，再经过切粒机切粒，得到本实施例pp/pe合金。

实施例1-4pp/pe合金的原料组分重量(kg)如表1所示。

表1

测试例

按照astm标准检测方法对实施例1-4制备所得的pp/pe合金进行注塑成型测试，各项测试性能结构如表2所示。

表2

将中石化k7227注塑得到pp产品，然后进行对折测试，360°对折4-5次后即出现明显的发白现象(如图1所示)。采用相同的折叠方法，将实施例1所得pp/pe合金以360°对折后没有出现发白缺陷(如图2所示)，结合表1可知实施例1pp/pe合金拉伸强度和冲击高，而伸长率、成型加工性能和表面相对其他实施例稍差。将实施例2所得pp/pe合金以360°对折后也基本不发白(如图3所示)，继续对折多次仅轻微发白，结合表1可知实施例2pp/pe合金成型加工性能和表面较好，而整体物性相对其他实施例稍差。将实施例3所得pp/pe合金以360°对折多次后仅轻微发白(如图4所示)，结合表1可知实施例3pp/pe合金成型流动性、成型加工性能和表面较好。将实施例4所得pp/pe合金以360°对折不发白(如图5所示)，结合表1可知实施例4pp/pe合金成型加工性能和表面较好，而拉伸强度低，物性相对较软。此外，经测试，采用本发明实施例材料注塑得的pp/pe合金均具有良好的表面平整度、光泽度，没有虎皮纹等表面问题。总体而言，本发明实施例所得pp/pe合金相对于现有产品，既具有较高冲击强度和拉伸强度，折叠不发白，流动性好易注塑，而且满足成本比较低的要求。

以上所述实施方式，只是本发明的若干实施方式，并非旨在限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明专利申请保护范围内。